當今，鋰電池與人們的生活密切相關(guān)，在生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，但地球上鋰資源十分有限，且開采成本高，開發(fā)一種替代電池成為研究人員的努力方向。相較于鋰元素，鈉的“自然豐度”和“易獲取性”都要勝出許多，使得鈉離子電池（Sodium ions,SIBs）有望成為下一代儲能系統(tǒng)中最有前途的替代者。然而，鈉離子的半徑大于鋰離子，阻礙了電化學界面反應動力學，鈉離子嵌入/脫出效率低，導致傳統(tǒng)的鋰離子電池材料不適用于鈉離子電池。目前，鈉離子電池較差的倍率性能已被認為是一個巨大的挑戰(zhàn)。

　　在過去十年中，人們致力于開發(fā)有前景的二維結(jié)構(gòu)材料，如磷、碳質(zhì)材料、金屬合金和二維碳化物等，以改善鈉離子電池的電化學性能，尤其是促進其倍率性能的提升。其中，二維二硫化鉬（MoS2），作為一種由范德華力疊加在一起的具有S-Mo-S基序的層狀過渡金屬材料，被認為是SIBs最有前景的材料之一。然而，由于導電率低和充放電過程中體積變化大，基于MoS2的電極在循環(huán)過程中呈現(xiàn)出較差的速率能力和快速的容量衰減。

　　為了同步提高鈉離子在二硫化鉬材料中的儲存量和快速嵌入/脫出性能，劉明凱和賴超課題組通過高分子聚丙烯腈（PAN）協(xié)助碳纖維在石墨烯層間的垂直穿插，構(gòu)筑了類似于樓層-支柱概念的微觀結(jié)構(gòu)（如圖1所示），（1）不僅為二硫化鉬材料的大量、高效負載提供了合理的空間位置；（2）碳纖維/石墨烯的穿插結(jié)構(gòu)也為電子的穿梭提供了良好的傳輸通道；（3）彈性多孔結(jié)構(gòu)為電解液離子的快速浸潤提供了可靠路徑，有效縮短了鈉離子與活性材料界面之間的傳輸距離；（4）由于其均勻沉積，MoS2納米的所有活性位點片材可以完全暴露在電解質(zhì)和鈉離子下，從而為MoS2@CNFIG混合電池產(chǎn)生高能量密度。此外，本研究中的MoS2@CNFIG混合電極表現(xiàn)出良好的速率性能和長期的循環(huán)穩(wěn)定性。可以為開發(fā)具有穩(wěn)定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的新型能量相關(guān)電極提供新的視角。

劉明凱：1985年4月生，博士，副教授。研究方向為高分子基納米復合材料設(shè)計與構(gòu)筑、多尺度異質(zhì)結(jié)材料的設(shè)計及功能化。以第一作者/通訊作者在NatureCommunications，Angew. Chem. Int. Ed.，Chem. Commun.等刊物發(fā)表SCI論文近30篇，論文總被引用超過1000余次；主持國家自然科學基金1項、江蘇省自然科學基金1項。

　　賴超：1985年4月生，博士，教授。主要致力于高比能金屬鋰電池以及界面電化學的研究工作。以第一和通訊作者先后在Nat. Commun.，J. Am. Chem.Soc.，Adv. Mater.，Adv. Funct.Mater.，Adv. Sci.，Energy StorageMater.等頂級學術(shù)期刊上發(fā)表論文10余篇。先后主持國家自然科學基金3項、徐州市重點研發(fā)1項。